周宁:LHC“重出江湖”探寻暗物质

 在宇宙的物质成分中,大约70%不是由已知的物质构成,而是存在大量不可见的物质,天文学家很早之前就获得了支持这一观点的证据。20世纪,天文学家对许多涡旋星系的旋转速度进行了精确测量,他们发现星系外围部分的旋转速度远远大于预期,似乎有强劲的引力拉扯着那些外围的恒星,其拉扯强度远远超过可见恒星施加引力的总合。因此天体物理学家认为最合理的解释是,这些星系中包含一些无法被常规手段探测到的物质,却可能对星系施加引力作用,天体物理学家称这种目前无法探测到的物质为"暗物质"。     

暗物质之迷

由星系团的运行速度观测而推测出来的宇宙中含有大量暗物质的理论似乎获得了大部分物理学界和天文学界的人的认同。而我却不认同此理论,因为事实上并不存大大量的暗物质,只要将整个星系的各个恒星对星系边沿的恒星的万有引力重新逐个计算并统计引力效应就能得到边沿恒星绕行所需要的引力值。使得万有引力的增大的原因在于临边陡增效应和力桥效应,并由此提出了万有引力新的表述。     

探寻银晕暗物质的一个可能方案

依据星系自转曲线,对银河系旋转速度曲线进行合理外推,并应用引力势理论,得到银河系质量分布及外围的密度分布．结合 Ｂａｈｃａｌｌ和 Ｓｏｎｅｉｒａ 假设的密度模型,求出银河系外围的质量,即可能的暗物质质量．同时,对密度分布曲线内推,求出可视部分可能存在的暗物质质量．用这种方法得到的暗物质晕的质量,在误差范围内与前一种结果相符,说明用这个方案估算银河系暗物质晕的质量是可行的     

探寻银晕暗物质的一个可能方案

依据星系自转曲线，对银河系旋转速度曲线进行合理外推，并应用引力势理论，得到银河系质量分布及外围的密度分布，结合Ｂａｈｃａｌｌ和Ｓｏｎｅｉｒａ假设的密度模型，求出银河系外围的质量，即可能的暗物质质量，同时，对密度分布曲线内推，求出可视部分可能存在的暗物质质量，用这种方法得到的暗物质晕的质量，在误差内与前一种结果相符，说明用这个方案估算银河纱暗物质晕的质量是可行的。     

首次绘制出宇宙暗物质分布图

借助哈勃太空望远镜和计算机模拟技术，美国一个研究小组首次绘制出两个星系簇中宇宙暗物质的分布。分布图支持了关于暗物质的理论假设。暗物质（包括暗能量）被认为是宇宙研究中最具挑战性的谜题，它代表了宇宙中90％以上的物质含量，而我们可见的世界只占宇宙物质的10％不到。暗物质无法直接观测，却能干扰星体发出的光波或引力等，其存在能被明显感受到。科学家曾对暗物质的特性提出了多种假设，但还没有得到足够的验证。     

话说暗物质

人们所知的物质,其质量主要由质子、中子提供,这种普通物质也称重子物质。75年前,兹威基(F.Zwicky)发现在大星系团中星系运动速度非常大,用星系团中所有看得见的物质算出的引力也远不足以束缚住它们,除非将星系团质量增大100倍以上。这个发现首次暗示有大量区     

A2142星系团子结构中的星系演化

系统整理了星系团A2142的光谱和测光数据．利用花树算法得到的子结构,将星系团视场中的星系分为非子结构、子结构和外围星系3类．通过研究它们的分布、产星活动、D_n4000等物理信息,发现了A2142星系团中的星系存在明显的径向演化趋势．星系从星系团外围落入团中心的过程中,其演化不仅受到星系团内介质的影响,还受到子结构自身的调制．      

星系空间取向的理论和观测研究

星系在空间的分布并非随机,在不同的尺度上呈现不同的排列特征.在星系和星系团等中小尺度上,卫星星系的分布倾向于分布在中央星系的主轴方向上.在大尺度上,中央星系的主轴倾向于指向大尺度的物质分布,如平行于大尺度的纤维结构.在更大尺度上,星系的主轴之间也有一定的取向关联.此外,星系的角动量也与大尺度物质分布有一定的关联.本文将回顾星系空间取向的相关理论和观测研究的进展,指出小尺度上星系的空间各项异性主要是由非球对称的暗物质晕决定的,与大尺度物质分布的相关性正是冷暗物质模型下结构形成的典型特征,研究星系在不同尺度上的各项异性分布有利于理解星系形成物理和限制暗物质、暗能量模型.     

星系中轴子暗物质分布的研究

通过测量星云旋转速度与其到星系盘中心的距离的关系,发现实际的观测结果与牛顿的引力理论相矛盾,为了解释这一现象,假设星系中存在轴子暗物质,而轴子玻色子在低温下可产生凝聚.首先找到轴子的宏观波函数,通过这一波函数得出星系晕中轴子暗物质的质量,再根据牛顿引力理论推导出星云的速度与距离关系,结果发现得出的理论计算与实际观测在定性上比较符合.     

寻找宇宙中的暗物质

宇宙中存在暗物质已经得到大量天文观测的证实,但关于暗物质粒子的本质我们仍旧一无所知。为了理解暗物质的性质,许多暗物质探测实验正在展开。直接探测实验探测的是暗物质粒子与探测器物质碰撞所留下的信号,而间接探测实验则寻找暗物质湮灭的产物,如高能伽马射线、高能中微子、正电子和反质子等。理解暗物质所产生的这些信号需要我们了解暗物质的微观粒子的性质,同时也需要了解暗物质在星系或星系团中的分布形式等宏观性质。随着更大规模、更高灵敏度的实验不断投入运行,暗物质之谜有可能在不久的将来得以破解。     

科学家称可能发现暗物质信号

<正>果真有证据说明宇宙中存在暗物质吗?欧洲科学家在研究了大量的X射线数据后相信,他们可能发现了暗物质粒子的蛛丝马迹。相关研究将发表在《物理评论快报》上。瑞士洛桑联邦理工学院粒子物理和宇宙学系的奥列格·瑞查尔斯基和阿列克谢·波雅尔斯基带领的科研团队称,他们通过分析英仙座星系团和仙女座星系发出的X射线,可能发现了被科学家苦苦追寻的暗物质的信号。该团队利用欧洲航天局的X射线多面镜(XMM)牛顿天文望远镜收集了成千上万     

爱因斯坦探针探测keV能段暗物质信号的展望

探索暗物质的物理本质是当前天体物理学与粒子物理学的共同核心任务之一.质量落在keV能区的惰性中微子是热门的暗物质候选粒子之一,在粒子物理、天体物理和宇宙学中均扮演重要的角色.通过辐射衰变,keV惰性中微子释放出一个单色光子,其能量恰为惰性中微子能量的1/2,这一性质对惰性中微子的探测提供了可行的途径.2014年,一个国际合作团队利用XMM-Newton卫星数据在近邻星系团中探测到了峰值能量为3.5 keV的弱发射线信号,并提出这是惰性中微子暗物质的衰变信号.然而,对此发现的后续研究由于现有X射线数据信噪比的限制无法得到一致的结论.爱因斯坦探针卫星独特的大视场巡天将覆盖若干近邻大质量星系、星系团,对3.5 keV信号获得高置信度的探测或有效排除,并可对暗物质在keV能段的可能信号开展高灵敏度搜寻.     

本超星系团中场星系旋转矢量分布的统计检验

运用 χ2 统计检验法和 Kolmogorov- Smirnov统计检验法对本超星系团中场星系的旋转矢量分布进行了细致的统计研究 ,发现这些场星系的旋转矢量分布呈现显著的非各向同性特征 ,而且与场星系的形态密切相关 .这预示着不同形态的星系可能有不同的大尺度起源 .统计样本是从北天亮星系测光星表中严格筛选出来的 2 2 0颗孤立的场星系 .重点介绍了这两种统计检验方法在星系旋转矢量分布研究中的应用 ,并对该研究领域中广为采用的 χ2 统计检验法的局限性进行了讨论 .     

美国天文学家首次发现宇宙暗物质存在的直接证据

暗物质是指宇宙中存在的一种不明性质的物质粒子，它的电磁放射和折射非常微弱，所以不能被直接探测到。但是，我们肉眼能见的物质如星系、恒星、甚至各种生物，所占质量只是宇宙中很小一部分，暗物质的质量是可见的普通物质质量的5倍以上。暗物质不能被“看”，但可以通过引力异常测量到它存在的痕迹。天文学家尽管知道存在暗物质，但多年来一直没有发现它存在的直接证据。     

宇宙中的结构形成

现代宇宙学的中心问题是宇宙中大尺度结构的形成问题.在标准等级成团结构形成理论中, 暗物质主宰着宇宙.今天所观测到的各种结构如星系、星系群和星系团,是通过引力不稳定 性形成.由于引力不稳定性,暗物质的小扰动先坍缩最终形成暗物质晕(或暗晕). 较小的 暗晕通过并合形成较大的暗晕.引力形成的结构的质量分布通常称为质量函数,由观测来确定[1-4]. Press等[5]。     

星系团的性质与其最亮成员星系中的恒星形成活动的相关性

基于哈勃空间望远镜的CLASH巡天观测数据,对其中23个大质量的、红移范围在0.18z0.89的星系团的物理性质(质量、中心区域的熵等)与其最亮成员星系(最亮团星系)中的恒星形成活动间的关系进行了研究。研究表明最亮团星系的恒星形成率与其宿主星系团的质量、中心区域的熵值存在明显的相关:质量越小、中心区域熵值越低的星系团中其最亮团星系的恒星形成率越高,而与最亮团星系本身的物理性质(如恒星质量)几乎不存在相关。研究结果意味着:造成中等红移最亮团星系中的恒星形成活动的冷气体来源于其宿主星系团内的热气体冷却,而不是星系本身。     

星系团Abell 1795的形态和动力学研究

基了SDSS和NED关于星系团Abell1795的1．5h^-1Mpc范围内154个成员星系的位置和红移信息,对该朋的动力学结构和形态进行了分析．计算出中心CD星系的本动速度为235&#177;72km&#183;s^-1,说明cD星系在星系团完全维里化之前就已经形成．从这些星系的空间投影分布和局域视向速度分布中,发现了正在并合之中的一个子闭,进一步说明了该星系团并未处于动力学平衡状态．该星系团中心区域早型星系的比例显著偏高,说明中心区域的恒星彤成率偏低．外围区域晚型星系所占的比例略高,可能预示着气体、尘埃等的存在,表现出恒星形成的活跃．团星系的空间延展方向和中心CD星系的方位角一致,在观测上支持了等级成团理论．     

对暗物质和黑洞本质的探讨与分析

通过对爱因斯坦狭义相对论和广义相对论的推理以及部分的假设推理出:(1)暗物质就是以光速或超光速运动的粒子或星体.(2)黑洞就是以光速或超光速运动或旋转(自转或公转)的质量巨大的星体.(3)暗物质和黑洞的化学组成和常规物质是一样的.     

本超星系团中场星系统转矢量分布的统计检验

运用Ｘ＾２统计检验法和Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ－Ｓｍｉｒｎｏｖ统计检验法对本超星系团中场星系的旋转矢量分布进行了细致的统计研究，发现这些场星系的旋转矢量分布呈现显著的非各向同性特征，而且与场星系的形态密切相关，这预示着不同形态的星系可能有不同的大尺度起源，统计样本是从北天亮星系测光星表中严格筛选出来的２２０果孤立的场星系，重点介绍了这两种统计检测方法在星系旋转矢量分布研究中的应用，并对该研究领域中广为     

科技动态

天体物理学家发现暗物质存在的直接证据8月21日,美国宇航局宣布,天体物理学家利用钱德拉X射线望远镜和其他望远镜发现了暗物质存在的直接证据。这一发现证实了理论中预言的暗物质的确存在。普通物质构成了恒星、行星以及我们自身,而暗物质则是隐藏在星系中的看不见的物质。正是